共通テスト(理科) 過去問
令和7年度(2025年度)追・再試験
問2 (物理基礎(第1問) 問2)
問題文
透明な空のペットボトルがある。ふたを含めたペットボトルの質量は30gであった。図1のように、ペットボトルのふたの内部に永久磁石Aを接着し、ペットボトル内の底面の中心に一端を固定した軽い糸の他端に永久磁石Bを取りつけた。磁石AとBの質量はいずれも30gであった。糸が張って磁石Bが浮いた状態で静止したとき、磁石Bが磁石Aから引かれる力の大きさは、磁石Bにはたらく重力の大きさをW、糸の張力の大きさをTとすると( エ )に等しい。この状態のペットボトルをはかりの上にのせると、はかりの目盛りは( オ )gとなる。
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問題
共通テスト(理科)試験 令和7年度(2025年度)追・再試験 問2(物理基礎(第1問) 問2) (訂正依頼・報告はこちら)
透明な空のペットボトルがある。ふたを含めたペットボトルの質量は30gであった。図1のように、ペットボトルのふたの内部に永久磁石Aを接着し、ペットボトル内の底面の中心に一端を固定した軽い糸の他端に永久磁石Bを取りつけた。磁石AとBの質量はいずれも30gであった。糸が張って磁石Bが浮いた状態で静止したとき、磁石Bが磁石Aから引かれる力の大きさは、磁石Bにはたらく重力の大きさをW、糸の張力の大きさをTとすると( エ )に等しい。この状態のペットボトルをはかりの上にのせると、はかりの目盛りは( オ )gとなる。
- エ:W−T オ:30
- エ:W−T オ:60
- エ:W−T オ:90
- エ:W+T オ:30
- エ:W+T オ:60
- エ:W+T オ:90
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この過去問の解説 (1件)
01
解答 エ:W+T オ:90
解説
磁石Bが磁石Aから引かれる力の大きさをfとします。
ペットボトルと磁石Aの重力の大きさはBと等しいのでともにWとします。
ペットボトルが磁石Aから受ける力をFとします。
ペットボトルがはかりから受ける垂直抗力をNとします。
問題全体を通して作用反作用の法則に注意しましょう。
磁石Bに着目して、力の釣り合いについて考えます。
磁石Bにかかる力は、
・重力(大きさW、鉛直下向き)
・糸の張力(大きさT、鉛直下向き)
・磁石Aから引かれる力(大きさf、鉛直上向き)
ですから、これらの釣り合いを考えて、
f=W+T (エの答え)
となります。
続いて、磁石Aについて力の釣り合いを考えると、
F=W+f
つまり
F=2W+T
という関係が得られます。
最後にペットボトルについて力の釣り合いを考えると、
F+W=T+N
よって
2W+T+W=T+N
つまり
N=3W
となり、反作用を考えると、
はかりがペットボトルから受ける力は3W、
すなわち3物体の合計の力です。
したがってはかりの目盛りは、
30g+30g+30g=90g (オの答え)
です。
よって答えは エ:W+T オ:90 となります。
この選択肢が正解となります。
重力や電磁気力以外は、原則として力がかかっているかどうかは
接触の有無で判断します。
落ち着いて力の釣り合いの式を立てられるようにしておきましょう。
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